Экологические последствия мероприятий по хозяйственному освоению морей Северного Ледовитого океана

Введение
В настоящие дни Арктика переживает одни из самых быстрых преобразований на планете. Арктический регион пока еще сохраняет уникальные природные сообщества, потеря которых может обернуться для планеты катастрофически. Однако, арктические экосистемы уязвимы и чувствительны к изменению окружающей среды, их замедленное восстановление оказывает значительное влияние на глобальный климат. Так, сейчас человечество наблюдает глобальные изменения, которые происходят в арктических регионах. Одним из главных факторов изменения климата, исследователи считают таяние арктических льдов, обусловленных потеплением климата. Однако, это не все проблемы северных регионов [1].
Постоянно растущий спрос на ресурсы и последние достижения в области технологий и инноваций являются основными движущими силами роста политического интереса к региону, движимого убеждением, что Арктика станет доступной для большей коммерческой деятельности. Повышенный экономический интерес вызван расширением доступа к нефтегазовым ресурсам и потенциальными изменениями в распределении и динамике добываемых ресурсов, которые вывели Северный Ледовитый океан на вершину политической повестки дня на национальном и международном уровнях. Очевидно, что экономика, а не изменение климата, в первую очередь будет стимулировать будущие коммерческие предприятия в Арктике [5; 6].
Кроме того, в связи с тем, что Северный Ледовитый океан постепенно превращается из постоянной ледяной шапки планеты в сезонное море, свободное ото льда, к арктическому региону просыпается интерес к использованию его обширных возможностей в области энергетики, судоходства, рыбной ловли и туризма.
Цель работы: изучить современное состояние северных морских экосистем в связи с последствиями мероприятий по хозяйственному освоению морей Северного Ледовитого океана.
Характеристика экосистем северных морей России
Моря Северного Ледовитого океана, из которых большая часть Баренцева, Белое, Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское принадлежат России, имеют много общего и по физическим свойствам, и по видовому разнообразию обитающих здесь макрофитов, животных, планктона. Северные моря являются эпиконтинентальными, в разной степени опресненяемыми крупными североевропейскими и сибирскими реками и, за исключением юго-западной части Баренцева моря, находятся в крайне суровых климатических условиях: даже в самое теплое время года по ним плавают льдины. По мере удаления на восток ослабевает влияние Гольфстрима и его соленных и теплых водных масс, вносимых в Баренцево море, что влияет на флору и фауну морей, которая постепенно обедняется. Только на самом востоке, в Чукотском море, биота вновь несколько обогащается, благодаря проникающим сюда относительно теплым и соленым водам Берингова моря. Особенно сказывается обеднение населения в литорали и верхних горизонтах сублиторали.
Северный Ледовитый океан и большинство площадей составляющих его морей всегда покрыт плавучими льдами, которые определяют биологическую структуру и динамику экосистем арктических морей. С таянием льдов начинается цикл развития трофически связанных организмов: развиваются огромные массы фитопланктона, потребляющие наличный запас питательных солей. Вспышка численности фитопланктона вызывает интенсивное развитие зоопланктона, совпадающее по времени с освобождением ото льда больших морских пространств. Затем с образованием молодого льда количество планктона резко убывает. Плавающие льды представляют собой особую среду для обитания и расселения животных и мелких водорослей, у их кромки держится рыба, морские птицы, тюлени, белые медведи.
Особенностью Арктического бассейна является обилие животных, которые летом приходят из рек в море, часто не распространяясь за пределы заливов и губ; осенью они уходят в реки, нередко поднимаясь высоко вверх по ним, и нерестятся в самое холодное время года, преимущественно в пресной воде. Вся эта фауна представляет собой наследие ледникового времени с его системами сильно опресненных морских бассейнов, в которых вырабатывалась из морской солоноватоводная фауна, приобретшая в равной мере холодноводный облик [10; 16].
Баренцево море
Баренцево море – одно из шельфовых морей, окружающих Полярный бассейн. Оно соединяется с более глубоким Норвежским морем на Западе, с Северным Ледовитым океаном на севере и Карским морем на Востоке, а также граничит с норвежским и российскими побережьями на юге. Баренцево море занимает площадь около 1,6 миллиона км2, имеет среднюю глубину около 230 м, а максимальная глубина составляет около 500 м на западной оконечности впадины Медвежьего острова. Рельеф моря характеризуется впадинами и котловинами, разделенными мелководными береговыми участками. Несмотря на северное положение, Баренцево море является относительно теплым, летом море свободно ото льда и только зимой почти море (за исключением юго-западной части) покрывается плавучими льдами. Температурный режим обусловлен действием Северо-Атлантического течения, сильное влияние которого сказывается до западных берегов Новой Земли.
Данный экорегион богат такими видами как мойва, пикша, треска, камбала, сельдь, камчатский краб, являющийся инвазивным видом. Многочисленны запасы зоопланктона, побережья заселены макрофитами.
Экосистема Баренцева моря находится под сильным влиянием рыболовства и охоты на морских млекопитающих. Антропогенная деятельность включает в себя транспортировку грузов, нефти и газа, туризм и аквакультуру. В последние годы интерес исследователей сосредоточился на вероятной реакции экосистемы Баренцева моря на будущие изменения климата и подкисление океана. Отступающие кромки льда открывают новые площадки для траления и транспортные маршруты. Деятельность на некоторых из этих вновь открытых участков может существенно повлиять на бентосные экосистемы и сообщества, которые ранее были защищены ледяным покровом.
В Баренцевом море насчитывается не менее 354 бентических таксонов зоопланктона. В составе бентоса преобладают фильтраторы-питатели (губки), обитающие в зоне притока теплой атлантической воды, в то время как более глубокие траншеи заселены детритной фауной (иглокожие). На берегах/склонах обитают хищники (морские звезды, анемоны, снежные крабы, морской огурец, двустворчатые моллюски. В море по оценкам ученых общая масса медуз достигает 5 млн т.
Увеличение популяции снежного и красного Камчатского крабов и потенциальное расширение траловой деятельности, применяемой для гребешков и донных рыб – это основные последствия для бентосного сообщества. Красные королевские крабы хорошо прижились вдоль материкового российского и норвежского побережья. Численность и скорость размножения в последние годы несколько сократились из-за лова, однако запасы снежного краба увеличиваются в Центральной и восточной частях Баренцева моря, а биомасса, по расчетам, становится в десять раз выше, чем в 2000-х годах.
Доминирующим промысловым донным видом в этом экорегионе является треска. Общий запас полярной трески и пикши в настоящее время из-за неумеренного лова находится на самом низком уровне численности с 1990 года. Численность палтуса несколько увеличилась вдоль западного побережья в районе Баренцева моря. В настоящее время размер запаса сельди Clupea harengus составляет половину среднего размера запаса, который присутствовал с 1999 по 2013 год. Размер запаса мойвы стабилен. Запас лососей и горбуши восстанавливается с того низкого уровня, на котором он был несколько лет назад. Размер запаса семги очень низок. В Баренцевом море летом обитает не менее 20 миллионов морских птиц, разделенных между 40 видами и 1600 колониями. Баренцево море населено 21 видом морских млекопитающих и является важной кормовой базой для целого ряда крупных китов, в том числе финвал, малый полосатик, горбатый кит и кашалот. Среди мелких китов и дельфинов большое значение имеет бутылконос, косатка, беломордный дельфин, нарвал и белуха. Среди других морских млекопитающих – серый тюлень, гренландские тюлени, морж, белый медведь присутствует в глобально важных количествах.
Промысловое рыболовство оказывает самое большое антропогенное воздействие на рыбные запасы Баренцева моря и тем самым на функционирование рыбоводных хозяйств. Это деятельность человека имеет наибольшую пространственную протяженность, так как рыболовство происходит на большей части Баренцева моря за исключением Крайнего Севера. В Баренцевом море действует многонациональный промысел с использованием различных орудий лова, нацеленный на несколько биологических видов. Крупнейшие промышленно эксплуатируемые рыбные запасы (мойва, треска и пикша) в настоящее время снижают свои запасы и имеют неполную репродуктивную способность.
Карское море
Карское море – одно из самых своеобразных и сложных в фаунистическом отношении, наиболее богатое жизнью среди сибирских северных морей. Состав населяющей его фауны изучен довольно хорошо.
Средняя глубина Карского моря составляет 111 м, а его площадь 883 тыс. км2. Максимальной глубины (620 м) море достигает в северной части банки Святой Анны. Распределение льда весной и летом зависит от ветров и возникающих поверхностных океанских течений. Карское море сбрасывает лед в Центральную Арктику примерно на 180 000 км2/год льда. Большая часть экспорта льда из Карского моря в Арктический бассейн происходит зимой.
Карское море практически закрыто от атлантического влияния, а биота моря включает в себя гораздо больше арктических элементов. Растительность фитопланктона практически отсутствует около 10 месяцев в году, а биологическая продуктивность низкая. Биоразнообразие в Карском море примерно в два раза ниже по сравнению с Баренцевым морем. Прибрежные и сублиторальные зоны из-за суровых ледовых условий особенно бедны жизнью. Макрофитная растительность в прибрежной зоне фактически отсутствует. В большом эстуарии и опресненных акваториях обитает специфический комплекс эвригалинных организмов и характерных для моря.
В Карском море насчитывается 264 вида фитопланктона. Карское море покрыто льдом на протяжении многих месяцев в году, поэтому сезонная динамика фитопланктона до сих пор остается неизученной. Восемьдесят таксонов зоопланктона (за исключением простейших и планктонных личинки донных животных) были зарегистрированы в Карском море. Таксономическое разнообразие в разных районах Карского моря очень схоже: центральную роль играют пресноводные кладоцеры и копеподы, личинки донных беспозвоночных, преобладают представители рода Calanus. В незамерзающий сезон распределение численности зоопланктона и биомасса определяется океанографическими условиями.
Количество известных видов донных беспозвоночных уменьшается с запада на восток: Баренцево море – 2 499 видов; Карское море – 1580 видов. В Карском море наибольшее видовое разнообразие отмечено на твердом дне и малых глубинах вдоль побережья Новой Земли, в проливах Карские Ворота и Югорский Шар. Наименьшее биологическое разнообразие характерно для регионов, находящиеся под влиянием стока рек Обь и Енисей. Главную роль играют двустворчатые моллюски, гидроиды и ракушки, а также морские ежи.
Рыболовство существует преимущественно в устьевых районах и базируется в основном на сигах. Рыбная фауна Карского моря (включая заливы, заливы и устьевые участки многочисленных рек) насчитывает около 83 видов рыб и рыбоподобных позвоночных. В море находится довольно большое количество пресноводных рыб, которые встречаются на шельфе. Это связано с тем, что гораздо большее влияние оказывают опресненные воды от стока многочисленных рек. Характерно также небольшое количество” гостевых " теплолюбивых видов, происходящих из Баренцева моря (трески, атлантической сельди, пикши) [10; 12].
Море Лаптевых и другие северные сибирские моря
Море Лаптевых является окраинным морем и имеет гидрографические условия, отличные от таковых в центральной части Северного Ледовитого океана

. Ширина моря Лаптевых по 75-й параллели между полуостровом Таймыр и островом Лотельный составляет 717 км. Расстояние от мыса Челюскин до пролива Лаптева - 1126 км. Южные и юго-восточные районы, составляющие 45% от общей площади, имеют глубину воды от 10 до 50 м, в то время как все регионы с глубинами 100 метров составляют почти 66% всего моря, большие колебания глубин наблюдаются в северном секторе моря Лаптевых. В этом регионе глубины более 2000 метров перекрывают участок континентального шельфа, склон и подъем Северного Ледовитого океана. Резкий уклон, начинающийся со 100 м и заканчивающийся на уровне 3000 м, разделяет море на северную и южную части вдоль параллели Вилькитского пролива.
С октября по май море Лаптевых покрыто льдом разной толщины и возрастной категории. Формирование начинается в конце сентября, зимой на глубинах менее 20-25 м формируется обширный припай толщиной до 2 м, припай покрывает 30% всей площади моря. Море Лаптевых имеет большой водообмен с прилегающими районами арктического бассейна, а также с Карским и Восточно-Сибирским морями.
Море Лаптевых по гидрологическому режиму и климатическим условиям близко к Карскому, но еще суровее, значительно мельче и сильнее опреснено. Жизнь в нем беднее и количественно и качественно; рыб, например, известен 31 вид.
Утечки метана поддерживают уникальные бентосные экосистемы в глубоком море, существующие благодаря хемосинтетическому органическому веществу. Напротив, на мелководье влияние просачиваний метана на макрофауну незначительно или отсутствует. Таксоны, ограниченные просачиванием метана, либо развивают симбиотические отношения с метанотрофными или сульфидокисляющими бактериями, либо питаются непосредственно бентосными или взвешенными бактериальными веществами. Кроме того, могут присутствовать вторичные потребители, такие как хищники, питающиеся исключительно симбиотрофными таксонами, и травоядные [16; 20].
В Сибирской Арктике в 2008 г. на внешнем шельфе моря Лаптевых были обнаружены области интенсивного сброса метана (выходы метана) [15]. Дальнейшие исследования выявили многочисленные газовые факелы на северном шельфе моря Лаптевых [8; 14]. На этой территории были обнаружены специфические микробные сообщества, основанные на окислении метана [13]. Авторы предположили, что просачивание метана происходит через систему разломов, принадлежащих к системе Морского разлома Лаптевых, и Хатангско-Ломоносовской зоне разломов, расположенной между Евразийской и Северо-Американской тектоническими плитами. По разломам газ может выводиться из резервуаров глубоко в отложениях под покровом, образованным вечной мерзлотой и газовыми гидратами [14; 19]. В зоне просачивания наблюдались множественные бактериальные маты, а иногда и пузырьки метана и карбонатные корки.
В Восточно-Сибирском море обитают преимущественно солоноватоводные и наиболее выносливые морские формы.
Чукотское море довольно соленое, и фауна его богаче, чем в море Лаптевых и Восточно-Сибирском. Рыб примерно 60 видов, из которых 16 - общие с фауной Берингова моря. На о. Врангеля и по берегам Чукотки отмечаются птичьи базары из чистиковых птиц, хотя они развиты слабее, чем на берегах Баренцева моря [10].
Характеристика загрязнения северных морей
В настоящее время арктические моря крайне загрязнены в результате воздействия антропогенного фактора. Деятельность человека негативно сказывается на экологическом состоянии водных экосистем. Неослабевающий антропогенный пресс на водные экосистемы обусловлен следующими факторами:
увеличение количества материковых сточных вод в связи с расширением освоения арктического региона;
добыча различных полезных ископаемых в районе северных морей;
широкое использование судов для добычи рыбных ресурсов, транспорта нефти и газа и других целей;
захоронение радиоактивных объектов.
Отравляющие вещества поступают как через водные потоки, так и вследствие циркуляции воздушных масс. Наиболее сильно нарушена экосистема Баренцева и Карского морей.
Открытая часть Баренцева моря относительно других арктических морей загрязнена не столь значительно. Однако, зона активного транспорта нефти и газа покрыта нефтяной пленкой. Воды заливов (Кольского, Териберского, Мотовского) подвержены наибольшему загрязнению, в основном нефтепродуктами. В Баренцево море поступает около 150 миллионов м3 загрязненной воды. Основные источники загрязняющих веществ в Баренцевом море находятся за пределами региона (интродуцируются с помощью транспорта на большие расстояния), аварийные выбросы в результате местной деятельности и выбросы судового топлива. Отравляющие вещества постоянно накапливаются в грунте моря и могут послужить причиной вторичного загрязнения.
Перевозки нефти и других нефтепродуктов из портов и терминалов на северо-западе России в последние годы постоянно увеличиваются. По прогнозам в следующем десятилетии общая доступная мощность российских арктических нефтяных экспортных терминалов значительно возрастет. Таким образом, риск аварий нефтяных танкеров будет возрастать в ближайшие годы, если не будут приняты сопутствующие меры по снижению таких рисков. В Баренцевом море планируется развивать добычу нефти и газа, аквакультуру, судоходство. Все это может привести к увеличению давления на природные экосистемы, включая потерю субстрата, обогащение питательными веществами и органическими веществами, а также интродукцию некоренных видов.
Реки, которые впадают в Карское море, имеют относительно небольшой уровень загрязнения. Однако воды Оби и Енисея обладают большой концентрацией тяжелых металлов, что неблагоприятно сказывается на экосистеме моря. Негативно влияют на экологическое состояние моря суда. Места их частого передвижения загрязнены нефтепродуктами. Воды, принадлежащие к заливам Карского моря, специалистами характеризуются как умеренно-загрязненные.
В Карском море были проведены наибольшие по общей активности захоронения радиоактивного сырья. Новоземельская впадина, Абросимовский и Степовой фьорды представляют собой места захоронения радиоактивных отходов с радиоактивностью более 90% [12].
Прибрежные воды моря Лаптевых содержат большую концентрацию фенола, который поступает вместе с массами речного стока. Большое содержание фенола в речных и прибрежных водах обусловлено огромным числом затонувших древесных пород. Наиболее загрязненными являются воды залива Неелова. Водные просторы бухт Тикси и Буор-Хая относятся к загрязненным. Экологическое стояние водных ресурсов залива Булункан отмечается как катастрофическое. Содержание большого количества отравляющих веществ в прибрежных водах, обусловлено сбросом неочищенной воды Тикси. Также в море содержится большое количество нефтепродуктов в районах развитого судоходства [20].
Воды Восточно-Сибирского моря являются относительно чистыми. Только в бухте Певек отмечено небольшое загрязнение вод, но в последнее время экологическая обстановка здесь улучшается. Воды Чаунской губы имеют небольшое загрязнение нефтяным углеводородом.
Чукотское море расположено достаточно далеко от основных больших индустриальных центров. В связи с этим серьезных нарушений в экологии этого моря не наблюдаются. Единственным сильным источником загрязнения являются поды, поступающие из Северной Америки. Эти водные потоки содержат большое количество аэрозольных материалов [4; 10].
Основные экологические проблемы зон арктических пустынь и тундры связаны с переносом воздушных масс из промышленно развитых регионов северо-запада России, Центральной и Северной Европы. Наблюдается выпадение так называемых кислотных дождей – водных растворов оксидов серы и азота. Такие осадки негативно влияют на всю хрупкую экосистему Арктики, разрушают тонкий слой почвы в тундре, негативно сказываются на жизни водных и сухопутных организмов, которые представлены на схеме ниже (рис.1).
Рисунок 1 – Схема экосистемы Арктики
Основными источниками загрязнения, усугубляющими экологические проблемы в зоне арктических пустынь, являются добыча полезных ископаемых и транспорт. В регионе также есть военные базы и промышленные предприятия, которые перерабатывают природное сырье.
Животный мир холодных ледяных просторов Северного полярного круга представлен небольшим количеством видов млекопитающих. В этом регионе нет рептилий и земноводных. Количество видов птиц примерно в 4 раза больше, чем млекопитающих. Объясняется это высокой подвижностью птиц, их сезонными миграциями, способностью перемещаться на большие расстояния в поисках пищи. На островах и побережье, где есть небольшие участки арктических пустынь, животный мир представлен млекопитающими и птицами. Встречаются моржи, тюлени, белые медведи, песцы, лемминги. Самые многочисленные представители водоплавающих птиц - утки, гаги, кайры и чистики [3; 10; 12].
Экологические проблемы арктических пустынь связаны с «птичьими базарами» - необычными колониями птиц. Они уязвимы из-за мореплавания, требуется их защита, особенно в период гнездования.
Специалисты утверждают, что вредит охота в значительной хрупкой экосистеме Арктики. Например, браконьеры в акватории России ежегодно добывают около 300 видов белых медведей.
Одновременно с таянием льда, в зоне распространения вечной мерзлоты, на реках этого бассейна происходят опасные гидрометеорологические явления. Коренное и бывшее население за Полярным кругом также страдает от загрязнения уязвимой природы региона. 
Таким образом, основными экологическими проблемами северных морей являются:
загрязнение арктических морей нефтепродуктами;
потепление климата, ведущее к таянию полярных льдов;
увеличение рыболовства и производство других морепродуктов;
изменение среды обитания организмов в Арктике;
сокращение популяций полярных животных;
интенсивные грузоперевозки;
выбросы и сточные воды промышленных предприятий и коммунального хозяйства;
продукты добычи и переработки углеводородного сырья (нефть, газ);
тяжелые металлы и другие отходы металлургического производства;
некоторые токсичные вещества (фенол, аммиак и другие);
многочисленные загрязнители от прибрежных военных баз;
отходы судов, работающих на ядерном топливе.
Загрязнение нефтью
Происхождение нефтяного загрязнения
Загрязнение нефтью – одна из самых заметных форм ущерба морской среде в северных регионах. Нефть попадает в моря не только в результате впечатляющих катастроф нефтяных танкеров или нефтяных вышек, но также - и в первую очередь – из диффузных источников, таких как утечки во время добычи нефти, незаконные операции по очистке резервуаров в море или сбросы в реки, которые потом понесли в море. Обозначение морских охраняемых районов, усиление контроля и использование танкеров с двойным корпусом – это лишь некоторые из мер, которые в настоящее время принимаются в целях сдерживания загрязнения морской среды нефтью.
Нефтяное загрязнение может быть вызвано любой утечкой сырой нефти или продуктов его переработки. Однако самые крупные и разрушительные явления загрязнения обычно связаны с разливами нефти или тяжелого бункерного топлива из вышедших из строя танкеров или буровых платформ в море, с барж или судов на основных внутренних водных путях или в результате прорыва колодцев или поломки трубопроводов на суше.
Разлив на сушу может произойти по-разному, но самые крупные события обычно связаны с разрывом трубопровода или прорывом скважины. Причины разрывов трубопроводов разнообразны. К ним относятся неисправное насосное оборудование и сварные швы труб, землетрясения, саботаж, умышленное проливание, как во время войны в Персидском заливе, и иногда охотники, использующие наземные трубопроводы для стрельбы. Общее количество нефти, разлитой из трубопроводов, во многих частях мира не поддается количественной оценке. Однако из-за широко распространенного использования датчиков разлива и механизмов для закрытия участков трубопровода, отдельные события, как правило, намного меньше, чем потенциально могут быть разлиты океанскими супертанкерами или выбросами морских платформ. Поскольку распространение разлитой нефти на суше гораздо более ограничено, чем на воде, наземные разливы обычно затрагивают относительно локализованные районы (если только разлитая нефть не достигает водотока). 
В случаях разливов в море нефтяные пятна часто дрейфуют к берегам и убивают морских птиц и морских млекопитающих, таких как тюлени. Тем не менее, на самом деле впечатляющие катастрофы нефтяных танкеров составляют лишь около 10% глобального загрязнения морской среды нефтью.
Большая часть нефти попадает в моря менее очевидными путями, что соответственно затрудняет точную оценку глобального поступления нефти в морскую среду. Около 5% поступает из естественных источников и примерно 35% приходится на танкеры и другие судоходные операции, включая незаконные сбросы и очистку резервуаров. В состав нефти входят также летучие компоненты масла, которые выбрасываются в атмосферу во время различных типов процессов горения, а затем попадают в воду. Эта доля атмосферного воздуха вместе с выбросами муниципальных и промышленных стоков и нефтяных вышек составляет 45%. Еще 5% поступают из неопределенных источников [9; 11].
По сравнению с антропогенным поступлением нефти в океаны, естественная добыча ненефтяных углеводородов морским планктоном оценивается примерно в 26 млн тонн в год, что примерно в четыре-восемь раз больше общего поступления нефтяных углеводородов